一种集成中压光伏并网系统及其互锁控制装置的制作方法

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种集成中压光伏并网系统及其互锁控制装置。

背景技术：

对于大型光伏电站或分布式并网发电系统，其电气结构设置一般如图1所示，包括分立的逆变器室、变压器室以及中压环网柜室。如果各室的门锁均采用简单的挂锁或者机柜锁方案，即各室配一套单独锁，则各室间开关门没有任何的逻辑互锁关系，无法保证维护操作的安全性。

因此，为保障该系统的维护操作安全，一般要求系统中各装置需具备完整的互锁设计。现有技术中存在一种方案，如图2所示，只有各个逆变器3的交直流开关均处于断开位置，才能得到各个逆变器钥匙10；将各个逆变器钥匙10均放置于钥匙交换盒20中，才能得到中压环网柜室的钥匙30；通过该中压环网柜室的钥匙30打开中压环网柜开关上的安装挂锁，然后将变压器钥匙40扭至中压开关断开的位置，拔出该变压器钥匙40并用其打开变压器室门锁，才能进入变压器室进行操作；通过上述完整的机械互锁方案，即可实现对于维护操作的安全保障。

但是，上述纯机械互锁方案的现有技术中，其逆变器的交直流开关需要结合配套的相关锁具进行定制，中压环网柜开关上等也要配套安装挂锁，很多硬件都需要定制设计，并且，基于可靠性考虑，对于器件质量要求也很高，导致方案成本高；并且，上述方案设计复杂，使得实际操作过程过于繁琐。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种集成中压光伏并网系统及其互锁控制装置，以解决现有技术中成本高及操作繁琐的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明提供的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，包括：逆变器急停装置、中压柜急停装置以及钥匙交换盒；其中：

所述逆变器急停装置用于根据接收的逆变急停信号，控制所述集成中压光伏并网系统中各个逆变器与变压器之间的连接均断开，然后解除对于逆变器室门锁钥匙的锁定；

所述中压柜急停装置用于根据接收的输出急停信号，控制所述集成中压光伏并网系统中中压保护装置与变压器之间的连接断开，然后解除对于中压柜室门锁钥匙的锁定；

所述钥匙交换盒用于在所述逆变器室门锁钥匙和所述中压柜室门锁钥匙被锁定的情况下，解除对于所述集成中压光伏并网系统中变压器室门锁钥匙的锁定。

可选的，所述逆变器急停装置包括：n个直流侧开关控制电路、n个交流侧开关控制电路以及第一锁定装置；其中：

n为所述集成中压光伏并网系统中逆变器的个数，且n≥1；

所述直流侧开关控制电路用于根据所述逆变急停信号，控制所连接逆变器的直流侧开关断开；

所述交流侧开关控制电路用于根据所述逆变急停信号，控制所连接逆变器的交流侧开关断开；

所述第一锁定装置用于在全部逆变器的直流侧开关和交流侧开关均断开的情况下，解除对于所述逆变器室门锁钥匙的锁定。

可选的，所述逆变器急停装置还包括：

逆变器急停按钮，用于在被按下的情况下，生成并输出所述逆变急停信号。

可选的，所述直流侧开关和所述交流侧开关均为断路器；

所述直流侧开关控制电路和所述交流侧开关控制电路均包括：可控开关；所述可控开关与相应断路器的分励线圈串联于电源与地之间，且所述可控开关的控制端接收所述逆变急停信号。

可选的，所述第一锁定装置包括：开关状态监测电路和锁定设备；

所述开关状态监测电路用于检测全部逆变器的直流侧开关和交流侧开关是否均断开，并在全部逆变器的直流侧开关和交流侧开关均断开的情况下，生成并输出第一解锁信号；

所述锁定设备用于根据所述第一解锁信号，解除对于所述逆变器室门锁钥匙的锁定。

可选的，所述中压柜急停装置包括：中压开关控制电路和第二锁定装置；其中：

所述中压开关控制电路用于根据所述输出急停信号，控制所述中压保护装置中的中压开关断开；

所述第二锁定装置用于在所述中压开关断开的情况下，解除对于所述中压柜室门锁钥匙的锁定。

可选的，所述中压柜急停装置还包括：

中压柜急停按钮，用于在被按下的情况下，生成并输出所述输出急停信号。

可选的，所述中压开关为断路器；

所述中压开关控制电路包括：可控开关；所述可控开关与相应断路器的分励线圈串联于电源与地之间，且所述可控开关的控制端接收所述输出急停信号。

可选的，所述第二锁定装置包括：开关状态监测电路和锁定设备；

所述开关状态监测电路用于检测所述中压开关是否断开，并在所述中压开关断开的情况下，生成并输出第二解锁信号；

所述锁定设备用于根据所述第二解锁信号，解除对于所述中压柜室门锁钥匙的锁定。

一种集成中压光伏并网系统，包括：逆变器室、变压器室、中压柜室以及如上述任一所述的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置；

所述逆变器室、所述变压器室和所述中压柜室集成设置于同一箱体内。

本申请提供一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，通过电气控制的方式断开集成中压光伏并网系统中各个逆变器与变压器之间，以及，变压器与中压保护装置之间的连接；代替现有技术中对于各个开关的逐个手动断开过程，避免了操作繁琐的问题。然后在相应连接断开的情况下，解除对于逆变器室门锁钥匙或者中压柜室门锁钥匙的锁定；进而以电气互锁的方式，避免了现有技术中各种硬件上的高要求定制，降低了成本。并且，在逆变器室门锁钥匙和中压柜室门锁钥匙均能够取出之后，由钥匙交换盒进行锁定，通过机械互锁的方式解除对于所述集成中压光伏并网系统中变压器室门锁钥匙的锁定；进而能够在变压器两侧连接均断开的情况下，通过该变压器室门锁钥匙打开变压器室的门锁，进入变压器室进行维护操作，确保了维护操作的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种集成中压光伏并网系统的原理框图；

图2为现有技术提供的一种集成中压光伏并网系统实现机械互锁的原理框图；

图3为本申请实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置中逆变器急停装置的电气接线原理图；

图5为本申请另一实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置中中压柜急停装置的电气接线原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，可通过电气与机械相结合的方式实现大型光伏电站或分布式并网发电系统中设置的集成中压光伏并网系统各室之间的安全互锁，该集成中压光伏并网系统中包括集成设置于同一箱体(比如20尺集装箱)内的逆变器室、变压器室以及中压柜室。

参见图3，图3为本发明实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置的原理框图，本发明实施例提供的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，包括：逆变器急停装置100、中压柜急停装置200以及钥匙交换盒300，其中，

当需要对集成中压光伏并网系统逆变器室inverterroom进行检修或者需要系统出现故障需要紧急停止系统运行时，操作人员可以通过就地控制设备或者上位机向逆变器急停装置100发送逆变急停信号；由逆变器急停装置100根据接收到的逆变急停信号，断开集成中压光伏并网系统逆变器室inverterroom中设置的各个逆变器与设置于变压器室transformerroom的变压器之间的连接。

可选的，逆变急停信号的生成方式可以有多种，比如，可以是设置在逆变器急停装置100中的逆变器急停按钮emstop1，当操作人员按下该按钮时，即可生成并输出该逆变急停信号。或者，在不设置逆变器急停按钮emstop1的情况下，该逆变急停信号可由上位机发出，通过上位机直接控制逆变器急停装置100的工作状态。当然，也可以通过红外遥控器等方式发送逆变急停信号，等等。需要说明的是，任何可以产生逆变急停信号的方式都是可选的，不限于本发明实施例给出的示例，其他可以产生逆变急停信号的控制方式同样属于本发明保护的范围。在实际应用中，为了防止误动作、提高可靠性，优选通过逆变器急停按钮emstop1生成该逆变急停信号的方式。

在逆变器急停装置100根据接收的逆变急停信号，控制集成中压光伏并网系统中各个逆变器与变压器之间的连接均断开后，进一步会解除对于逆变器室门锁钥匙a1key的锁定，使操作人员可以在逆变器两侧电气连接均断开的情况下，拿到逆变器室门锁钥匙a1key，并使用该钥匙打开逆变器室inverterroom的门锁a1，进入逆变器室inverterroom，对逆变器进行检修或维护，确保安全。

当需要对集成中压光伏并网系统中压柜室switchgearroom进行检修或者需要系统出现故障需要紧急切断系统输出时，操作人员可以通过就地控制设备或者上位机向中压柜急停装置200发送输出急停信号；由中压柜急停装置200根据接收到的输出急停信号，断开集成中压光伏并网系统中压柜室switchgearroom中设置的中压保护装置与设置于变压器室transformerroom的变压器之间的连接。

具体的，中压柜急停装置200的控制原理与逆变器急停装置100的控制原理类似。优选的，操作人员可以按下中压柜急停装置200中设置的中压柜急停按钮emstop2，使其生成并发送输出急停信号，当然，也可以通过上位机等其他可行的方式向中压柜急停装置200输出前述输出急停信号；然后中压柜急停装置200在接收到该信号后，控制集成中压光伏并网系统中中压保护装置(图3中中压柜室switchgearroom示意性给出开关符号来表示)断开与变压器室transformerroom中变压器(图3中示意性给出变压器符号来表示)的连接。

在中压柜急停装置200根据接收的输出急停信号，控制集成中压光伏并网系统中中压保护装置两侧的电气连接断开后，进一步会解除对于中压柜室门锁钥匙a2key的锁定，使操作人员可以在中压保护装置两侧电气连接均断开的情况下，拿到中压柜室门锁钥匙a2key，并使用该钥匙打开中压柜室switchgearroom的门锁a2，进入中压柜室switchgearroom，对中压保护装置进行检修或维护，确保安全。

在操作人员同时获得逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key后，便可将二者同时插入钥匙交换盒300中，钥匙交换盒300锁定两把钥匙，进一步的，在锁定两把钥匙之后，钥匙交换盒300便可解除其原本对于集成中压光伏并网系统中变压器室门锁钥匙b1key的锁定，使得操作人员可以获得该钥匙，进入变压器室transformerroom对变压器进行检修或维护。可以想到的是，由于在获得逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key的过程中，已经分别断开各逆变器以及中压保护装置与变压器的连接，在操作人员能够拿到变压器室门锁钥匙b1key时，变压器已然处于断电状态，使得操作人员可以安全的进行检修维护工作。

进一步的，当操作人员利用变压器室门锁钥匙b1key解锁变压器室门锁b1，使门锁b1处于打开状态时，变压器室门锁钥匙b1key即处于锁定状态，操作人员无法在门锁b1处于打开的状态下，获得变压器室门锁钥匙b1key。这意味着只有在变压器室门锁b1处于锁定状态，操作人员获得变压器室门锁钥匙b1key的情况下，才能解锁逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key，然后恢复逆变器室inverterroom和中压柜室switchgearroom内电气设备正常工作。

本实施例提供的该集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，通过电气控制的方式断开集成中压光伏并网系统中各个逆变器与变压器之间、变压器与中压保护装置之间的连接；代替现有技术中对于各个开关的逐个手动断开过程，避免了操作繁琐的问题。然后在相应连接断开的情况下，解除对于逆变器室门锁钥匙a1key或者中压柜室门锁钥匙a2key的锁定；进而以电气互锁的方式，避免了现有技术中各种硬件上的高要求定制，降低了成本。并且，在逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key均能够取出之后，由钥匙交换盒300进行锁定，通过机械互锁的方式解除对于集成中压光伏并网系统中变压器室门锁钥匙b1key的锁定；进而能够在变压器两侧连接均断开的情况下，通过该变压器室门锁钥匙b1key打开变压器室的门锁b1，进入变压器室transformerroom进行维护操作，确保了维护操作的安全性，同时，还能够防止在变压器处于检修的状态下，对逆变器室或中压柜室内设备进行上电操作，有效保证操作人员的人身安全。

需要说明的是，前述内容中述及操作人员需要将逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key都插入钥匙交换盒300，仅是诸多控制形式的中的一种，逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key如何与钥匙交换盒300配合，取决于系统的设定，比如，如果钥匙交换盒300设置有感应面板，逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key均设置有配套的感应装置，当感应面板接收到相应的感应信号时，可以使对应的钥匙处于锁定状态，即不能通过该钥匙恢复逆变器或中压柜保护装置的工作，那么当操作人员获得逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key时，仅需将二者与钥匙交换盒300设置的感应面板接触即可。任何可以锁定逆变器室门锁钥匙a1key和中压柜室门锁钥匙a2key的方式都是可选的，同样属于本发明的保护范围。

本发明另一实施例提供了一种具体的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，在图3及上述实施例的基础之上，优选的，参见图4，该逆变器急停装置100包括：n个直流侧开关控制电路101、n个交流侧开关控制电路102以及第一锁定装置(图中未示出)；

其中，n用于表示集成中压光伏并网系统中逆变器的个数，根据实际使用情况可知，n≥1。

为实现逆变器急停装置100的控制功能，各直流侧开关控制电路101可根据接收到的逆变急停信号，控制与自身连接的逆变器的直流侧开关断开，将直流电源与逆变器之间的连接断开。相应的，交流侧开关控制电路102可根据接收到的逆变急停信号，控制与自身连接的逆变器的交流侧开关断开，即将逆变器与变压器之间的连接断开。

通过逆变器急停装置100中的直流侧开关控制电路101和交流侧开关控制电路102，可以断开各逆变器在集成中压光伏并网系统中与其两侧设备的电气连接，确保操作人员进入逆变器室inverterroom对逆变器进行检修和维护的安全性。

值得说明的是，现有技术中，需要对各个逆变器逐个手动断开，系统越庞大，所包含的逆变器数量越多，操作过程越繁琐，自然耗时就更长。而本实施例提供的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，可以通过电气控制同时断开所有逆变器与直流侧电源以及变压器的连接，方便快捷、安全可靠。且本实施例提供的该集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，通过分别对于各个逆变器的一次性的电气控制，可以简化操作过程，显著提高工作效率，缩短操作时间。

同理，参见图5，该中压柜急停装置200包括：中压开关控制电路201和第二锁定装置(图中未示出)。中压开关控制电路201可接收前述输出急停信号，并在接收到输出急停信号后，控制中压保护装置中的中压开关断开，使得中压保护装置不再与变压器连接。

在通过上述电气控制的方式实现电气连接断开的过程之后，还将通过相应的锁定装置实现电气互锁。

具体的，逆变器急停装置100中可以通过第一锁定装置实现电气互锁功能。该第一锁定装置中设置有开关状态监测电路和锁定设备，其中，开关状态监测电路可检测系统中全部逆变器的直流侧开关和交流侧开关的状态，判断各直流侧开关和各交流侧开关是否全部断开，并在检测到全部逆变器的直流侧开关和交流侧开关均断开的情况下，生成并输出第一解锁信号至第一锁定装置中设置的锁定设备，使该锁定设备解除对于逆变器室门锁钥匙a1key的锁定。

可选的，第一锁定装置中设置的锁定设备可以是现有技术中任何可以根据接收到的信号，对逆变器室门锁钥匙a1key进行锁定或解锁的装置，确保在没有收到前述的第一解锁信号的前提下，任何人员不能获得逆变器室门锁钥匙a1key。

可选的，在第一锁定装置中设置开关状态监测电路的主要目的是为了确定在发出逆变急停信号后，各逆变器的直流侧开关和交流侧开关都已断开，使逆变器完全从系统中断开电气连接，保证操作人员的安全。

当然，如果有其他方式可以保证在发出逆变急停信号后，各逆变器都处于断电状态，第一锁定装置中也可以选择不设置开关状态监测电路。如果不设置开关状态监测电路，锁定设备可以在接收到逆变急停信号后，立即解除对逆变器室门锁钥匙a1key的锁定，或在接收到逆变急停信号后延迟一段时间再解除对逆变器室门锁钥匙a1key的锁定；视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

同理，该中压柜急停装置200中的第二锁定装置同第一锁定装置一样，也包括开关状态监测电路和锁定设备，区别在于，第二锁定装置中的开关状态监测电路可检测系统中中压柜保护装置中的中压开关的状态，判断中压开关是否断开，并在检测到中压开关断开的情况下，生成并输出第二解锁信号至第二锁定装置中设置的锁定设备，使该锁定设备解除对于中压柜室门锁钥匙a2key的锁定，使得操作人员可以得到该钥匙。

该中压柜急停装置200中，在通过中压开关控制电路201控制中压柜保护装置断开与变压器的电气连接后，中压柜室switchgearroom内的电气设备将断电，此时，中压保护装置中的第二锁定装置通过上述原理在中压开关处于断开的情况下，解除对于中压柜室门锁钥匙a2key的锁定，操作人员即可获得该钥匙，用以打开中压柜室switchgearroom的门锁a2，进入中压柜室switchgearroom，对柜室内的电气设备进行检修或维护。

由于只有在中压柜保护装置断开电气连接的情况下，中压柜急停装置200才会解除对于中压柜室门锁钥匙a2key的锁定，因此，当操作人员可以拿到该中压柜室门锁钥匙a2key时，即意味着中压柜室switchgearroom内的电气设备已经断电，操作人员可以安全的进行检修或维护工作，进而有效保证操作人员的安全。

当然，如果有其他方式可以保证在发出输出急停信号后，中压开关处于断开状态，第二锁定装置中也可以选择不设置开关状态监测电路。如果不设置开关状态监测电路，其锁定设备可以在接收到输出急停信号后，立即解除对中压柜室门锁钥匙a2key的锁定，或在接收到输出急停信号后延迟一段时间再解除对中压柜室门锁钥匙a2key的锁定；视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的该锁定设备，能够在接收到相应的电气解锁信号之后，实现对于相应钥匙的锁定解除，避免了现有技术中由于硬件联动所导致的高要求定制，降低了成本。

其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例提供了一种具体的集成中压光伏并网系统的互锁控制装置，在上述实施例的基础之上，可选的，参见图4和图5，其中：

图4为本发明实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置中逆变器急停装置100的电气接线原理图；图5是本发明实施例提供的一种集成中压光伏并网系统的互锁控制装置中中压柜急停装置200的电气接线原理图。

从图4中可以看出，逆变器急停装置100中的直流侧开关和交流侧开关均为断路器，直流侧开关控制电路101和交流侧开关控制电路102均包括可控开关(图中与逆变器急停按钮emstop1相连的开关)，可控开关分别与对应的断路器分励线圈串联于电源powersupply与地之间，且可控开关的控制端接收逆变器急停按钮emstop1发送的逆变急停信号。当逆变器急停按钮emstop1被按下，发出逆变急停信号后，可控开关闭合，断路器分励线圈得电，触发断路器内部机构联动(比如dcbreaker或者acbreaker断开)，进而断开逆变器两侧的电路连接。

同样的，如图5所示，中压柜急停装置200中的中压开关也可以为断路器，中压开关控制电路201包括可控开关(图中与中压柜急停按钮emstop2相连的开关)，可控开关与相应的断路器分励线圈串联于电源powersupply与地之间，并通过控制端接收中压柜急停按钮emstop2发送的输出急停信号。当中压柜急停按钮emstop2被按下，发出输出急停信号后，该可控开关闭合，断路器分励线圈得电，触发断路器内部机构联动(比如hvvcb断开)，进而断开自身两侧的电路连接。

采用断路器作为中压开关、直流侧开关以及交流侧开关，控制原理及具体实现电气线路均较简单，方便控制装置的检修维护，同时，还可通过断路器实现电气隔离，进一步提高装置的安全性。

值得说明的是，在具体的实际应用中，该直流侧开关、交流侧开关以及中压开关，并不仅限于断路器，此处仅为一种示例，还可以为其他形式的可控开关，能够根据电气控制信号实现电气连接断开的相应设备均可采用，同样属于本发明的保护范围。

其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种集成中压光伏并网系统，如图3所示，包括：逆变器室inverterroom、变压器室transformerroom、中压柜室switchgearroom以及如上述任一实施例所述的互锁控制装置；

其中，该逆变器室inverterroom、变压器室transformerroom、中压柜室switchgearroom集成设置于同一箱体内。

其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。